ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC THPT THIẾT BỊ LỌC NƯỚC THEO CƠ CHẾ THẨM THẤU NGƯỢC

MỤC LỤC

1

Trang


Mục lục

1

Lời cảm ơn

2

I. Nội dung dự án KHKT

3

II. Giới thiệu tổng quan nghiên cứu

5

III. Giả thuyết khoa học & mục đích nghiên cứu

7

IV. Phương pháp nghiên cứu

7

V. Kết quả nghiên cứu

7

VI. Phân tích kết quả

7

VII. Kết luận

8

Tài liệu tham khảo

9

2


3


LỜI CẢM ƠN
Nhóm tác giả của dự án xin trân trọng cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo …….,
Cụm trường THPT ………., trường THPT ………… đã triển khai hoạt động nghiên
cứu khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học để chúng em được tham gia
NCKH, báo cáo kết quả NCKH và được giao lưu học hỏi kinh nghiệm.
Chúng em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo …………………….. và cô giáo
…………………….. đã hướng dẫn chúng em nghiên cứu dự án. Cảm ơn Ban giám
hiệu nhà trường, qúy thầy cơ, các bạn học sinh, đã đóng góp nhiều ý kiến quý báuvà

động viên tinh thần, vật chất trong quá trình nghiên cứu để chúng em thực hiện dự án
thành cơng.
Xin trân trọng cảm ơn!
Nhóm tác giả

……………………….
……………………………….

4


I. NỘI DUNG DỰ ÁN KHOA HỌC KỸ THUẬT
1. Tên dự án:
“ Hệ thống lọc nước sinh hoạt theo cơ chế thẩm thấu ngược”
2. Lý do chọn đề tài:
Khi bước chân vào môi trường THPT …………………, được học cùng với
các bạn ở xã, trong các lần đi thăm gia đình các bạn, em thấy nguồn nước nhà các
bạn trực tiếp dẫn theo đường ống từ trên đồi xuống, được sử dụng trực tiếp làm
nước sinh hoạt hàng ngày, nguồn nước chưa qua sử lý gây ra nhiều tác động không
tốt cho sức khỏe, đặc biệt vào những thời điểm mưa lũ, nguồn nước bị ô nhiễm
nặng, nước đục và chứa rất nhiều tạp chất bẩn, không thể sử dụng an toàn được.
Nên chúng em nảy ra ý tưởng thiết kế một hệ thống lọc nước sinh hoạt, lọc sạch
được nguồn nước với giá thành rẻ để nhiều hộ gia đình có thể làm theo, nâng cao
chất lượng cuộc sống.
* Câu hỏi nghiên cứu:
Liệu có thể chế tạo hệ thống lọc nước sinh hoạt bằng những vật dụng đơn
giản , đảm bảo được chất lượng nguồn nước dùng mà ít tốn kém hay khơng ?
* Lợi ích đề tài mang lại:
- Hệ thống lọc được nguồn nước bẩn, ô nhiễm, không an toàn thành nước
sạch an toàn cho sức khỏe, nước lọc qua hệ thống lọc sẽ đạt mức tinh khiết có thể

uống ngay được.
- Các lớp màng lọc có thể thay thế dễ dàng và chỉ mất ít chi phí.
- Hệ thống hoạt động tự động, có thể tự ngắt khi quá trình lọc đầy bình
nước, hoặc nguồn nước đầu vào khơng có.
* Điểm mới của đề tài:
- Tạo ra hệ thống lọc nước theo cơ chế thẩm thấu ngược với giá thành rẻ, an
toàn, dễ làm phù hợp với các hộ gia đình khơng có nước máy sử dụng so với các
hệ thống máy lọc nước bán trên thị trường.
- Tách lọc được nước sạch, sử dụng trực tiếp, an toàn cho sức khỏe .
- Đơn giản, dễ làm, phù hợp với tất cả các hội gia đình khi khơng có nước
máy sử dụng.
3. Nội dung dự án:
3.1. Kế hoạch nghiên cứu: Sau khi phân tích những nhu cầu của thực tế
qua vấn đề nghiên cứu em đã xác định được câu hỏi nghiên cứu và tìm cách trả
lời theo từng bước như sau:
5


- Bước 1: Tham khảo giáo viên hướng dẫn về quy trình thực hiện dự án, về
các phương pháp nghiên cứu khoa học kỹ thuật;
- Bước 2: Tìm hiểu về tính năng và ứng dụng của các thiết bị (thơng qua
internet, sách báo, giáo viên…);
- Bước 3: Tìm hiểu về các thành phần nguyên liệu lọc nước để chế tạo ra hệ
thống có tính năng tương tự nhưng phải trả lời được câu hỏi nghiên cứu.
- Bước 4: Vẽ sơ đồ và bắt tay vào chế tạo.
- Bước 5: Chạy thử và rút kinh nghiệm nhiều lần.
- Bước 6: Chế tạo thiết bị.
3.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp, quy nạp, diễn
dịch, hệ thống hóa…(muốn có những chức năng trên thì cần có điều gì, liên quan

đến thành phần, ngun liệu nào, để hệ thống lọc hoạt động được cần có những
yếu tố nào để thực hiện được quá trình thẩm thấu ngược ?)
- Phương pháp thực nghiệm: Thí nghiệm và quan sát…(chế tạo, chạy thử
và quan sát rút kinh nghiệm).
4. Quy trình tiến hành nghiên cứu
- Bước 1: Tìm hiểu chung:
Để tìm hiểu được quá trình thẩm thấu ngược, đầu tiên phải xem xét đến q
trình thẩm thấu. Nước có xu hướng di chuyển sang các dung dịch hịa tan có nồng
độ cao. Thẩm thấu là quá trình xảy ra giữa hai dung dịch, được ngăn bởi một lớp
màng bán thấm, và một trong hai dung dịch có nồng độ cao có xu hướng làm cân
bằng chúng vì nước sẽ di chuyển từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có
nồng độ cao.
- Bước 2: Tìm hiểu thiết bị: Trên thị trường hiện nay có máy lọc nước cơng
nghệ cao, tuy nhiên giá thành đắt đỏ, và cần nguồn điện để hoạt động, nên không
phổ biến trong lọc nước sinh hoạt của hộ gia đình có thu nhập thấp.
- Bước 3: Chọn linh kiện điện tử phù hợp:
- Bể lọc.
- Hệ thống ống nhựa.
- Đá sỏi 1cm, sỏi 0,5 cm
- Cát sạch.
- Than hoạt tính.
- Màng lọc RO
- Màng lọc sợi cacbon.
6


- Than hoạt tính từ gáo dừa.
- Bước 4: Sơ đồ lắp ráp
- Bước 5: Chạy thử và rút kinh nghiệm:
- Bước 6: Lắp ráp hoàn thiện: Lắp ráp đầy đủ sao cho gọn gàng, chắc

chắn, an toàn và đẹp hơn.
4.1. Nguyên lí hoạt động của thiết bị:
- Khi thẩm thấu ngược, áp suất được sử dụng để giữ nước khỏi di chuyển
sang dung dịch có nồng độ cao. Khi nước được áp suất tác động đẩy sang dung
dịch có nồng độ thấp hơn và đi qua một lớp màng được đục lỗ, chất tan được tách
ra khỏi dung dịch và chỉ có nước nguyên chất đi qua được lớp màng bán thấm..
4.2. Ứng dụng của thiết bị: Có thể sử dụng để lọc nước thơng dụng trong
các gia đình.
II. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1. Giới thiệu nhu cầu thực tế của người dân
Trong đời sống của người dân ở địa phương, nguồn nước chỉ cần “sạch”
bằng mắt thường là có thể sử dụng làm nước sinh hoạt( tắm, giặt, rửa rau) và có thể
đun sơi để uống được. Tuy nhiên nguồn nước từ thiên nhiên khi lấy về sử dụng
trực tiếp tiềm ẩn rất nhiều vấn đề cho sức khỏe như nhiễm khuẩn, nhiễm kim loại
nặng, mùi vị nước. Do đó cần cấp thiết có một hệ thống lọc được những yếu tố có
hại trên, đồng thời chi phí lắp đặt rẻ, dễ dàng sử dụng và bảo dưỡng thiết bị.
2. Giới thiệu về sản phẩm nghiên cứu
2.1. Cấu tạo
- Nguyên liệu:

Sỏi lớn (1 cm )

Sỏi nhỏ ( 5mm)

7


Thùng nhựa

ống nhựa

Lõi lọc cacbon

Lõi màng Lọc RO

Than hoạt tính

Cát sạch

Bể lọc 1

Bể lọc 2
8


Dịng nước
Sỏi lớn
Than hoạt tính

Sỏi nhỏ

Cát sạch

Ống dẫn nước

Màng lọc RO

Màng lọc Sợi cacbon

Cấu tạo hoạt động của hệ thống lọc nước sinh hoạt theo cơ chế thẩm thấu ngược

2.2. Nguyên lí hoạt động của thiết bị:
Theo một cơ chế ngược lại với các cơ chế lọc thẩm thấu thông thường, nhờ
áp lực của nước để tạo ra sự thẩm thấu của các phân tử nước đi qua các mao mạch
của lõi lọc. Hệ thống lọc hoạt động trên cơ chế chuyển động của các phân tử nước
nhờ áp lực của nước tạo nên dòng chảy ( đây gọi là q trình phân ly trong chính
dịng nước ở mơi trường bình thường nhờ áp lực) đẩy các thành phần hóa học, các
kim loại nặng, tạp chất, vi khuẩn … có trong nước chuyển động mạnh, văng ra
khỏi vùng có áp lực thấp hay trơi theo dịng nước ra ngồi theo đường thải ( giống
nguyên lý hoạt động của thận người) . Trong khi các phân tử nước thì lọt qua các
mắt lọc với kích cỡ 0,0001 micromet nhờ áp lực. thì với kích cỡ của mắt lọc của hệ
thống được bố trí thì hầu hết các thành phần hóa chất kim loại, tạp chất và các vi
khuẩn đều không thể vượt qua.
Các loại nước mà một hệ thống thẩm thấu ngược có thể xử lý được gồm :
Nước ngầm, nước bề mặt ( nước sông, suối, ao hồ), nước nhiễm phèn.
9


2.3. Ứng dụng của thiết bị (Hệ thống lọc nước sinh hoạt)
- Ứng dụng lắp đặt trong các gia đình nông thôn, vùng miền núi, vùng nước
nhiễm phèn.
2.4. Hướng dẫn sử dụng
(1) Lắp đặt hệ thống lọc nước nơi phù hợp, có mái che, để bảo quản được
thiết bị lâu dài.
(2) Lắp thêm phao trên bể để tiết kiệm nguồn nước.
(3) Sử dụng nguồn nước trong sinh hoạt hàng ngày.
III. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Theo em được biết, phần lớn hiện nay các hệ thống lọc nước chủ yếu dùng
để lọc trong nước, chưa đảm bảo yêu cầu về chất lượng, độ an toàn nguồn nước
được lọc.

1. Giả thuyết khoa học
Em đưa ra giả thuyết là nếu chế tạo thành công được hệ thống lọc theo cơ
chế thẩm thấu ngược thì các hộ gia đình ở vùng khó khăn, vùng nơng thơn có thể
tự chủ về nguồn nước sạch, đảm bảo về vệ sinh, an toàn sức khỏe, tiết kiệm nguồn
nước.
2. Mục đích nghiên cứu
- Thử nghiệm và đi đến sản xuất hàng loạt hệ thống lọc nước.
- Giúp ích được việc tiết kiệm năng lượng( không cần nguồn điện năng tiêu
thụ)
- Giảm thiểu nguồn nước ô nhiễm và thân thiện với môi trường.
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết - tài liệu
Tìm hiểu các tài liệu về hệ thống lọc nước giúp thiết kế được thành công hệ
thống lọc đạt chuẩn như trên internet, sách giáo khoa vật lí… bằng phương pháp:
diễn dịch, quy nạp, phân tích, tổng hợp để tìm hiểu chung, tìm hiểu chi tiết và
chọn linh kiện phù hợp.
2. Phương pháp thực nghiệm
Quá trình lọc được chia thành các giai đoạn như :
- Tiền xử lý.
- Lọc thô: loại bỏ các tạp chất như bùn, rỉ sét , kim loại nặng.
-Lọc các chất qua màng lọc RO,
- Lọc màng lọc sợi cacbon và tạo vị ngọt mát tự nhiên cho nước.
- Quan sát hoạt động của các Hệ thống lọc.
10


3. Sử dụng thử và rút kinh nghiệm
4. Lắp ráp hoàn thiện
Lắp ráp đầy đủ sao cho gọn gẽ, chắc chắn, an toàn và đẹp hơn.
V. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU:

Hệ thống lọc nước sinh hoạt theo cơ chế thẩm thấu ngược hoạt động hiệu
quả, chất lượng nước được kiểm định sơ bộ bằng phương pháp test chứng minh
nguồn nước được lọc sạch được các tạp chất, các chất độc hại như kim loại nặng,
vi khuẩn, đạt gần đến mức độ tinh khiết, đảm bảo an toàn cho sức khỏe người sử
dụng, đảm bảo lượng nước sinh hoạt của một hộ gia đình ( khoảng 4 người / hộ gia
đình ).
VII. KẾT LUẬN
Từ những phân tích trên, ta có thể đi đến kết luận như sau:
+ Quy trình sản xuất “ Hệ thống lọc nước sinh hoạt theo cơ chế thẩm thấu
ngược ” theo ý tưởng của em là hoàn toàn khả thi, có thể áp dụng rộng vào thực
tiễn đời sống hàng ngày.
+ Đơn giản, dễ sử dụng, dễ sửa chữa, phù hợp điều kiện gia đình trên địa
bàn cũng như toàn quốc.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. />%C6%B0%E1%BB%A3c
2. />3.
/>4. />5. />
11